JP2010103500A - Organic electroluminescent element, method for manufacturing the same, image display unit and illuminating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自発光型の表示装置及び照明装置に用いられる有機電界発光素子に関するものである。 The present invention relates to an organic electroluminescent element used in a self-luminous display device and a lighting device.
有機電界発光素子(以下、有機EL素子と略す)は、二つの対向する電極の間に正孔輸送材料からなる正孔輸送層や有機発光材料からなる発光層が形成され、電流を流すことで有機発光層から放出される表示光を光透過性電極から取り出すものであり、簡便な構造であるにも係わらず低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目を集めている。しかし、有機EL素子は対向する電極、有機発光層、基板と各層の界面で屈折率差により決まる臨界角以上の発光光は全反射し内部に閉じ込められ、導波光として失われる。またTFTによる発光画素面積の減少などがあるため、有機発光層から外部への光取り出し効率が悪く、素子特性が低下するといった課題がある。 An organic electroluminescent element (hereinafter abbreviated as an organic EL element) is formed by forming a hole transporting layer made of a hole transporting material or a light emitting layer made of an organic light emitting material between two opposing electrodes, and passing an electric current. Display light emitted from the organic light emitting layer is taken out from the light transmissive electrode, and has attracted attention as a light emitting element capable of high luminance light emission by low voltage direct current driving despite its simple structure. However, in the organic EL element, the emitted light having a critical angle or more determined by the difference in refractive index at the electrode, the organic light emitting layer, and the interface between the substrate and each layer is totally reflected and confined inside, and lost as guided light. Further, since there is a reduction in the area of the light emitting pixel due to the TFT, there is a problem that the light extraction efficiency from the organic light emitting layer to the outside is poor and the device characteristics are deteriorated.
これら光取り出し効率低下を改善するため、TFTによる発光画素エリアの縮小に関しては上面発光型(以下、トップエミッション構造)有機EL素子が提案されている(特許文献1を参照)。上記のトップエミッション構造により光取り出し効率を向上させる手段を用いた構成の表示装置においては、TFTによる発光画素エリアの縮小を回避することが可能だが、背面方向に放出される光については損失が生じる。特許文献1では、背面の電極に反射層を形成したり、電極に反射性の材料を用いたりすることで光取り出し効率を向上させている。 In order to improve the reduction in light extraction efficiency, a top emission type (hereinafter referred to as a top emission structure) organic EL element has been proposed for reducing the light emitting pixel area by the TFT (see Patent Document 1). In the display device having a configuration using the means for improving the light extraction efficiency by the top emission structure, it is possible to avoid the reduction of the light emitting pixel area due to the TFT, but there is a loss for the light emitted in the back direction. . In Patent Document 1, the light extraction efficiency is improved by forming a reflective layer on the back electrode or using a reflective material for the electrode.
しかしながら、有機薄膜内で消失する発光光については効率的に取り出すことが出来ない。すなわち、有機薄膜内での散乱や、発光層を区画する隔壁への吸収によって消失する発光光については、上記の方法では対応できない。 However, the emitted light that disappears in the organic thin film cannot be extracted efficiently. In other words, the above method cannot cope with light emitted by scattering in the organic thin film or absorption by the partition walls partitioning the light emitting layer.
そこで本発明は、有機発光層からの発光光の外部への光取り出し効率を改善し、素子特性を向上させることが可能な有機電界発光素子を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device capable of improving the light extraction efficiency of emitted light from the organic light emitting layer to the outside and improving the device characteristics.
本発明は上記のような課題を鑑みてなされたものであり、
請求項1に係る発明は、基板上の第一電極と第二電極の間に、無機化合物からなる正孔輸送層と、有機発光層と、を少なくとも有する有機電界発光素子であって、前記有機発光層から放出される光を前記正孔輸送層により反射することを特徴とする有機電界発光素子である。
また請求項2に係る発明は、前記無機化合物が遷移金属を一種以上含む無機化合物であることを特徴とした請求項1記載の有機電界発光素子である。
また請求項3に係る発明は、前記無機化合物は、酸素欠陥を有し金属光沢を呈する金属酸化物材料を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子である。
また請求項4に係る発明は、前記金属酸化物材料の仕事関数が4.0eV以上6.5eV以下であることを特徴とする請求項3に記載の有機電界発光素子である。
また請求項5に係る発明は、前記金属酸化物材料が、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銀、酸化コバルト、酸化クロム、酸化ルテニウム、酸化イリジウムのいずれかであることを特徴とする請求項3又は4に記載の有機電界発光素子である。
また請求項6に係る発明は、前記無機化合物は正孔輸送材料と、酸素欠陥を有し金属光沢を呈する金属酸化物材料とを含み、前記正孔輸送材料は、Cu2O、Cr2O3、Mn2O3、NiO、CoO、Pr2O3、Ag2O、MoO2、ZnO、TiO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、MoO3、WO3、MnO2のいずれかを含むことを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
また請求項7に係る発明は、前記有機発光層から放出される光に対する前記正孔輸送層の平均反射率が50%以上であることを特徴とした請求項1ないし6のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
また請求項8に係る発明は、前記正孔輸送層の膜厚が10nm以上100nm以下であることを特徴とした請求項1ないし7のいずれか記載の有機電界発光素子である。
また請求項9に係る発明は、少なくとも前記有機発光層を複数の画素に区画する隔壁を有することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか記載の有機電界発光素子である。
また請求項10に係る発明は、前記正孔輸送層が、前記隔壁の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求項9記載の有機電界発光素子である。
また請求項11に係る発明は、前記第二電極が透明な電極であって、前記第一電極と該第二電極の間で、第一電極から正孔輸送層、有機発光層の順で積層されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか記載の有機電界発光素子である。
また請求項12に係る発明は、前記第一電極が透明な電極であって、前記第一電極と該第二電極の間で、第一電極から有機発光層、正孔輸送層の順で積層されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか記載の有機電界発光素子である。
また請求項13に係る発明は、請求項1ないし12のいずれか記載の有機電界発光素子を表示素子として用いたことを特徴とする画像表示装置である。
また請求項14に係る発明は、請求項1ないし13のいずれか記載の有機電界発光素子を発光素子として用いたことを特徴とする照明装置である。
また請求項15に係る発明は、基板上の第一電極と第二電極の間に、無機化合物からなる正孔輸送層と、有機発光層と、を少なくとも有する有機電界発光素子の製造方法であって、基板上に第一電極を形成する工程と、前記第一電極上に有機発光層から放出される光を反射する正孔輸送層を形成する工程と、前記正孔輸送層上に有機発光層を形成する工程と、前記有機発光層上に第二電極を形成する工程と、を有する有機電界発光素子の製造方法である。
また請求項16に係る発明は、前記正孔輸送層は、複数の無機化合物を乾式成膜法により混合して形成したことを特徴とする請求項15に記載の有機電界発光素子の製造方法。
また請求項17に係る発明は、前記正孔輸送層は、複数の無機化合物を共蒸着により混合して形成したことを特徴とする請求項16に記載の有機電界発光素子の製造方法である。
また請求項18に係る発明は、前記無機化合物は金属酸化物を含み、少なくとも一種類の金属酸化物を蒸着時あるいは成膜後に酸素欠陥を生じさせることを特徴とする請求項17に記載の有機電界発光素子の製造方法である。
また請求項19に係る発明は、前記有機発光層は、有機発光材料を含むインキを湿式成膜法により成膜して形成したことを特徴とする請求項15ないし18のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法である。
また請求項20に係る発明は、基板上に複数の画素に区画する隔壁を形成する工程を有し、前記正孔輸送層は、隔壁と、第一電極とを含む表示領域全面に形成することを特徴とする請求項15ないし19のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法である。
The present invention has been made in view of the above problems,
The invention according to claim 1 is an organic electroluminescent device having at least a hole transport layer made of an inorganic compound and an organic light emitting layer between a first electrode and a second electrode on a substrate, The organic electroluminescence device is characterized in that light emitted from the light emitting layer is reflected by the hole transport layer.
The invention according to claim 2 is the organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the inorganic compound is an inorganic compound containing one or more transition metals.
The invention according to claim 3 is the organic electroluminescent element according to claim 1 or 2, wherein the inorganic compound contains a metal oxide material having oxygen defects and exhibiting a metallic luster.
The invention according to claim 4 is the organic electroluminescent element according to claim 3, wherein a work function of the metal oxide material is 4.0 eV or more and 6.5 eV or less.
The invention according to claim 5 is characterized in that the metal oxide material is any one of titanium oxide, nickel oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, silver oxide, cobalt oxide, chromium oxide, ruthenium oxide, and iridium oxide. It is an organic electroluminescent element of Claim 3 or 4.
According to a sixth aspect of the invention, the inorganic compound includes a hole transport material and a metal oxide material having an oxygen defect and exhibiting a metallic luster, and the hole transport material includes Cu 2 O and Cr 2 O. 3 , Mn 2 O 3 , NiO, CoO, Pr 2 O 3 , Ag 2 O, MoO 2 , ZnO, TiO 2 , V 2 O 5 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , MoO 3 , WO 3 , MnO It claims 3, characterized in that it comprises any of 2 to an organic electroluminescence device according to any one of the 5.
The invention according to claim 7 is characterized in that an average reflectance of the hole transport layer with respect to light emitted from the organic light emitting layer is 50% or more. It is an organic electroluminescent element.
The invention according to claim 8 is the organic electroluminescent element according to any one of claims 1 to 7, wherein the hole transport layer has a thickness of 10 nm to 100 nm.
The invention according to claim 9 is the organic electroluminescence device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a partition partitioning at least the organic light emitting layer into a plurality of pixels.
The invention according to claim 10 is the organic electroluminescent element according to claim 9, wherein the hole transport layer covers at least a part of the partition wall.
According to an eleventh aspect of the present invention, the second electrode is a transparent electrode, and the first electrode and the second electrode are laminated in the order of the first electrode, the hole transport layer, and the organic light emitting layer. The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the organic electroluminescent element is formed.
In the invention according to claim 12, the first electrode is a transparent electrode, and the first electrode, the organic light emitting layer, and the hole transport layer are stacked in this order between the first electrode and the second electrode. The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the organic electroluminescent element is formed.
A thirteenth aspect of the present invention is an image display device using the organic electroluminescent element according to any one of the first to twelfth aspects as a display element.
The invention according to claim 14 is an illuminating device characterized in that the organic electroluminescent element according to any one of claims 1 to 13 is used as a light emitting element.
The invention according to claim 15 is a method of manufacturing an organic electroluminescent device having at least a hole transport layer made of an inorganic compound and an organic light emitting layer between a first electrode and a second electrode on a substrate. Forming a first electrode on the substrate, forming a hole transport layer reflecting light emitted from the organic light emitting layer on the first electrode, and organic light emitting on the hole transport layer. It is a manufacturing method of the organic electroluminescent element which has the process of forming a layer, and the process of forming a 2nd electrode on the said organic light emitting layer.
The invention according to claim 16 is the method of manufacturing an organic electroluminescent element according to claim 15, wherein the hole transport layer is formed by mixing a plurality of inorganic compounds by a dry film forming method.
The invention according to claim 17 is the method of manufacturing an organic electroluminescent element according to claim 16, wherein the hole transport layer is formed by mixing a plurality of inorganic compounds by co-evaporation.
According to an eighteenth aspect of the present invention, the inorganic compound includes a metal oxide, and at least one kind of metal oxide is caused to cause oxygen defects at the time of vapor deposition or after film formation. It is a manufacturing method of an electroluminescent element.
The invention according to claim 19 is characterized in that the organic light emitting layer is formed by depositing an ink containing an organic light emitting material by a wet film forming method. It is a manufacturing method of an electroluminescent element.
According to a twentieth aspect of the present invention, the method includes a step of forming a partition partitioning a plurality of pixels on the substrate, and the hole transport layer is formed over the entire display region including the partition and the first electrode. A method for producing an organic electroluminescent element according to any one of claims 15 to 19.
このような構成の表示素子では、正孔輸送層が発光層からの発光光を反射する構成になっているため、有機薄膜内で導波光として消失していた光を取り出すことが可能となった。更には隔壁の少なくとも一部を正孔輸送層で被覆することにより、隔壁に吸収されていた発光光についても取り出すことが可能となった。 In the display element having such a configuration, since the hole transport layer reflects the light emitted from the light emitting layer, it is possible to extract the light that has disappeared as the guided light in the organic thin film. . Furthermore, by covering at least a part of the barrier ribs with the hole transport layer, it is possible to extract the emitted light absorbed by the barrier ribs.
また正孔輸送層の材料として遷移金属を一種以上含む無機化合物の酸化物、硫化物、窒化物とし、単層もしくは積層、又は混合層とすることにより、有機EL素子の正孔輸送材料として求められる導電性、エネルギー準位とともに反射率の高い100nm以下の薄膜を形成することが可能となった。 In addition, as a material for the hole transport layer, an oxide, sulfide, or nitride of an inorganic compound containing at least one transition metal is used as a hole transport material for an organic EL device by forming a single layer, a stacked layer, or a mixed layer. It became possible to form a thin film of 100 nm or less with high reflectivity as well as conductivity and energy level.
上記のような構造を持つ有機電界発光表示装置は、発光層から放出され有機薄膜内に閉じ込められ、導波光として失活していた発光光および隔壁に吸収されていた表示光を正孔輸送層で反射することにより効率的に発光光を取り出すことが可能となった。 The organic light emitting display device having the above structure is a hole transport layer that emits light emitted from the light emitting layer, confined in the organic thin film, deactivated as guided light, and display light absorbed by the partition walls. It becomes possible to take out emitted light efficiently by reflecting the light.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明において参照する図面は、本発明の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さ、寸法の比率等についてはそのまま実施の様態を表すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings referred to in the following description of the embodiments are for explaining the configuration of the present invention, and the size, thickness, ratio of dimensions, etc. of the respective parts shown in the drawings represent the embodiments as they are. is not.
図1は、本発明の実施形態を説明するための表示装置の断面図である。図1に示す本発明の実施形態に係る有機電界発光表示素子を用いた表示装置100では、基板101に、画素毎に具備された第一電極(陽極)102aと、第一電極の画素間を区画する隔壁103と、第一電極の上方に形成された正孔輸送層104と、この正孔輸送層上に形成されたインターレイヤ105と、インターレイヤ上に形成された有機発光層106と、有機発光層上に全面を被覆するように形成された第二電極(陰極)107aと、第一電極、隔壁、正孔輸送層とインターレイヤと有機発光層を含む発光媒体層、第二電極を覆うように基板101と接触した封止体108とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a display device for explaining an embodiment of the present invention. In the
ここで発光媒体層112は第一電極(陽極)102aと第二電極(陰極)107aに挟持された層である。図1の素子では正孔輸送層104とインターレイヤ105と有機発光層106が発光媒体層に相当する。これ以外にも、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等の層を適宜加えても良い。
Here, the light emitting
図2のA及びBは、本発明の有機電界発光素子の積層部分の断面図である。図2Aはトップエミッション型の有機電界発光素子の例であり、基板101上に第一電極(陽極)102a、正孔輸送層104、有機発光層106、第二電極(陰極)107aの順で積層されている。この順番に積層されていれば、インターレイヤ105や、その他の層をそれぞれの間に積層しても良い。第二電極は透明電極であり、第二電極側に放出された光は第二電極を透過して外部へ出射する。一方、第一電極側に放出された光は、正孔輸送層で反射されるため、同じく第二電極を透過して外部へ出射する。従って、正孔輸送層で反射される分、外部への発光光の取り出し効率を向上させることができる。
2A and 2B are cross-sectional views of the stacked portion of the organic electroluminescent element of the present invention. FIG. 2A shows an example of a top emission type organic electroluminescence device, in which a first electrode (anode) 102a, a
図2Bは逆構造型の有機電界発光素子の例であり、基板101上に第一電極(陰極)102b、有機発光層106、正孔輸送層104、第二電極(陽極)107bの順で積層されている。この順番に積層されていれば、インターレイヤ105や、その他の層をそれぞれの間に積層しても良い。基板101及び第一電極は透明電極であり、第一電極側に放出された光は第一電極及び基板を透過して外部へ出射する。一方、第二電極側に放出された光は、正孔輸送層で反射されるため、同じく第一電極を透過して外部へ出射する。従って、トップエミッション型の場合と同様、正孔輸送層で反射される分、外部への発光光の取り出し効率を向上させることができる。以降の説明は、トップエミッション型の有機電界発光素子を基に行うが、陰極と陽極を入れ替え、発光媒体層の順序を逆に形成することで逆構造型についても適用される。
FIG. 2B shows an example of an inverted structure type organic electroluminescence device, in which a first electrode (cathode) 102b, an organic
本発明の有機電界発光素子に係る正孔輸送層104は、上述の原理からも明らかなように、有機発光層から放出される光を反射する性質を有するものである。具体的には、正孔輸送層の反射率は発光層からの発光光波長に対して全平均で50%以上であることが好ましく、より好ましくは70%以上である。すなわち、フルカラー発光の有機電界発光表示装置に用いる有機発光素子では、可視光域のそれぞれの発光光に対して50%以上の反射率である必要があるため、可視光域において50%以上の反射率を有する正孔輸送層材料が好ましい。白色光の照明装置に用いる有機発光素子においても同様である。
The
一方、単色発光の有機電界発光素子においては、放出される光の波長において反射されれば十分であるから、特定波長のみ反射率が高ければよい。また、工程数は増えるが、フルカラー発光の有機電界発光表示装置においても、正孔輸送層をパターン化し、各発光色の画素ごとに成膜材料を変えた正孔輸送層を形成することで、特定波長のみ反射率が高い材料を用いることも可能である。 On the other hand, in an organic electroluminescent element emitting monochromatic light, it is sufficient that the light is reflected at the wavelength of the emitted light. In addition, although the number of processes increases, even in a full-color organic light emitting display device, by patterning the hole transport layer and forming the hole transport layer by changing the film forming material for each pixel of each emission color, It is also possible to use a material having a high reflectance only at a specific wavelength.
正孔輸送層の物性値としては、陽極(102a、102b)の仕事関数と同等以上の仕事関数を有することが好ましい。これは陽極からインターレイヤや発光層へ効率的に正孔注入を行うためである。陽極の材料と上層の材料により異なるが、4.5eV以上6.5eV以下を用いる事ができ、陽極がITOやIZOの場合、特に5.0eV以上6.0eV以下が好適に用いる事が可能である。正孔輸送層の抵抗率はパターニング法により異なるが、隣接画素へのリーク防止を考慮すると1×103〜5×108Ω・mであることが好ましく、より好ましくは5×104〜1×107Ω・mである。また、正孔輸送層の厚みは材料特性より異なるが上述の抵抗率を考慮すると100nm以下であることが好ましい。一方、正孔輸送層の膜厚が薄いと光を透過し、取り出し効率が低下してしまうため、10nm以上の膜厚であることが好ましい。 The physical property value of the hole transport layer preferably has a work function equal to or higher than that of the anode (102a, 102b). This is because holes are efficiently injected from the anode into the interlayer or light emitting layer. Although it varies depending on the material of the anode and the material of the upper layer, 4.5 eV or more and 6.5 eV or less can be used, and when the anode is ITO or IZO, 5.0 eV or more and 6.0 eV or less can be preferably used. is there. Although the resistivity of the hole transport layer varies depending on the patterning method, it is preferably 1 × 10 3 to 5 × 10 8 Ω · m, more preferably 5 × 10 4 to 1 in view of preventing leakage to adjacent pixels. × 10 7 Ω · m. Moreover, although the thickness of a positive hole transport layer changes with material characteristics, when the above-mentioned resistivity is considered, it is preferable that it is 100 nm or less. On the other hand, if the thickness of the hole transport layer is small, light is transmitted and the extraction efficiency decreases, so that the thickness is preferably 10 nm or more.
図3に示すように、トップエミッション型の有機電界発光表示装置であって、基板上に隔壁が形成された基板上に正孔輸送層104を形成する場合には、隔壁上にも正孔輸送層を形成することが好ましい。正孔輸送層が隔壁を覆うことにより、発光媒体層を導波し、あるいは散乱して隔壁に吸収されていた発光光についても反射させて、外部への取り出し効率を向上させることができるためである。また、第一電極102上の発光領域と、隔壁上とを含む表示領域の全面に正孔輸送層を形成すれば良いので、画素ごとのパターニングや位置あわせが不要であり、形成が容易である。または図4のように、隔壁103上部のみ形成を行わないようにパターニングを行ってもよい。隔壁全面被覆しなくても正孔輸送層上に形成された発光媒体層の近傍を覆うことで、発光媒体層から導波あるいは散乱される光を反射させることができる。
As shown in FIG. 3, in the case of a top emission type organic light emitting display device, when the
基板101の材料は、例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、あるいは、トップエミッション型の有機発光電界素子の場合には、これに加えて、上記のプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基材や、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、シート、板、プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
The material of the
有機電界発光表示装置100の光取り出しを行う面は基板101と対向する電極側から行えばよい。これらの材料からなる基板101は、有機電界発光表示装置100内への水分や酸素の浸入を避けるために、基板101全面もしくは片面に無機膜の形成、樹脂の塗布などにより、防湿処理や疎水性処理を施してあることが好ましい。特に、発光媒体層112への水分の浸入を避けるために、基板101における含水率及びガス透過係数を小さくすることが好ましい。
The light extraction surface of the organic light emitting
本発明の実施形態に係る第一電極102は、基板101上に成膜し、必要に応じてパターニングを行う。フルカラー発光の有機電界発光表示装置に用いる有機発光素子であって塗布型の有機発光材料によって発光層を形成する場合、第一電極102は隔壁103によって区画され、各画素に対応した画素電極となる。
The
第一電極102の材料としては、ITO(インジウムスズ複合酸化物)やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
Examples of the material of the
第一電極102を陽極とする場合にはITOなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。また陰極として逆構造とする場合にはAgなど仕事関数の低い材料を選択することが好ましい。TFT駆動の有機電界発光表示装置では電極は低抵抗であればよく、シート抵抗で20Ω/□以下であれば好適に用いることが可能となる。
When the
第一電極102の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
As the formation method of the
第一電極102のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、マスク蒸着法、フォトリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法などの既存のパターニング法を用いることができる。
As a patterning method of the
本発明の実施形態に係る隔壁103は、各画素に対応した発光領域を区画するように形成することができる。第一電極102の端部を覆うように形成するのが好ましい(図1参照)。一般的にアクティブマトリクス駆動型有機電界発光表示装置100は、各画素に対して第一電極102が形成され、それぞれの画素ができるだけ広い面積を占有しようとするため、第一電極102の端部を覆うように形成される。隔壁103の最も好ましい形状は各画素電極102を最短距離で区切る格子状を基本とする。
The
隔壁103の材料としては、絶縁性を有する必要があり、感光性材料等を用いることができる。感光性材料としては、ポジ型であってもネガ型であってもよく、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることができる。また、隔壁形成材料として、SiO2、TiO2等を用いることもできる。
As a material of the
隔壁103の好ましい高さは0.1μm以上10μm以下であり、より好ましくは0.5μm以上2μm以下程度である。10μmより高すぎると対向電極107の形成及び封止を妨げ、0.1μmより低すぎると画素電極102の端部を覆い切れない、あるいは発光媒体層112形成時に隣接する画素とショートしたり混色したりしてしまうからである。
A preferable height of the
隔壁103の形成方法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
As a method for forming the
隔壁103のパターニング方法としては、材料や成膜方法に応じて、基体(基材101及び第一電極102)上に無機膜を一様に形成し、レジストでマスキングした後、ドライエッチングを行う方法や、基体上に感光性樹脂を塗工し、フォトリソグラフィ法により所定のパターンとする方法が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。必要に応じてレジスト及び感光性樹脂に撥水剤を添加したり、親水性材料と疎水性材料の多層構造にしたり、プラズマやUVを照射したりして形成後にインクに対する撥水性または親水性を付与することもできる。
As a patterning method of the
トップエミッション型の有機電界発光素子の場合、第一電極上に正孔輸送層104を形成する。正孔輸送層の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、スピンコート法、ゾルゲル法、などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されず、一般的な成膜法を用いることができる。特に乾式成膜法を用いた場合には、平坦性が高く、均一な正孔輸送層を形成することができる。また、後述のように、主成分となる正孔輸送材料と、金属光沢を生じせしめる無機材料とを同時に成膜することで、混合組成の無機膜を形成することができることから、正孔輸送層の特性を維持したまま、反射率の高い正孔輸送層を形成することができる。
In the case of a top emission type organic electroluminescent element, the
正孔輸送層104の材料(正孔輸送材料)としては、Cu2O、Cr2O3、Mn2O3、NiO、CoO、Pr2O3、Ag2O、MoO2、ZnO、TiO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、MoO3、WO3、MnO2等の遷移金属酸化物および同遷移金属の窒化物、硫化物を一種以上含んだ無機化合物を単層もしくは複数の層の積層構造、又は混合層として形成することができる。
As a material (hole transport material) of the
正孔輸送層104のパターニング方法としては、材料特性や成膜法により異なるが、第一電極102および隔壁103を被覆するように形成するベタ成膜が容易である。または前述の図4のように、マスク蒸着法により隔壁103上部のみ形成を行わないようにパターニングを行ってもよい。隔壁全面被覆しなくても発光媒体層の近傍を覆うことで、発光媒体層から導波あるいは散乱される光を反射させることができる。
The patterning method of the
正孔輸送層は窒化度、硫化度ならびに酸化度を調節することで仕事関数や抵抗率、前述の反射率の最適化を行うことができる。窒化度、硫化度ならびに酸化度の制御は、各種成膜法により異なるが、抵抗加熱蒸着法やスパッタリング法を例にとると、チャンバー内に必要とされる反応イオンを持つイオン源を設置、または必要とされる反応分子をもつ気体をパージするなどの方法により成膜中に制御を行う。あるいは、成膜後に必要とされる気体雰囲気下で加熱処理を行い正孔輸送層の窒化度、硫化度あるいは酸化度を制御してもよい。また、複数の無機化合物の混合した正孔輸送層とする場合、その混合比によって窒化度、硫化度ならびに酸化度を制御することができる。 The hole transport layer can be optimized for work function, resistivity, and reflectance by adjusting the nitridation degree, sulfidation degree, and oxidation degree. Control of the nitridation degree, sulfidation degree, and oxidation degree differs depending on various film forming methods, but when a resistance heating vapor deposition method or a sputtering method is taken as an example, an ion source having a necessary reactive ion is installed in the chamber, or Control is performed during film formation by a method such as purging a gas having a required reactive molecule. Alternatively, heat treatment may be performed in a gas atmosphere required after film formation to control the degree of nitridation, sulfidity, or oxidation of the hole transport layer. Further, when the hole transport layer is a mixture of a plurality of inorganic compounds, the degree of nitridation, degree of sulfidation, and degree of oxidation can be controlled by the mixing ratio.
反射率の高い正孔輸送層は、例えば、金属光沢を持つ材料を正孔輸送層に含むことで形成することができる。あるいは、成膜工程において、窒化度、硫化度若しくは酸化度の制御により金属光沢を生じる材料を正孔輸送層に含むことで形成することができる。あるいは主成分となる正孔輸送材料(無機化合物)に混合することで、金属結合を呈する材料を正孔輸送層に含むことで形成することができる。例えば、実施例で用いた酸化インジウム(In2O3)は、金属光沢を呈していない材料であるが、主成分である酸化モリブデンとの共蒸着により混合して成膜した正孔輸送層は50%以上の反射率を示す。このような反射率特性を示す一つの理由としては、成膜段階で酸化インジウムから酸素が抜けることで、金属光沢を示すと考えられる。 The hole transport layer having a high reflectivity can be formed, for example, by including a material having a metallic luster in the hole transport layer. Alternatively, in the film forming step, the hole transport layer can be formed by including a material that generates metallic luster by controlling the degree of nitridation, the degree of sulfidization, or the degree of oxidation. Or it can form by including the material which exhibits a metal bond in a positive hole transport layer by mixing with the positive hole transport material (inorganic compound) used as a main component. For example, indium oxide (In 2 O 3 ) used in the examples is a material that does not exhibit a metallic luster, but a hole transport layer formed by mixing by co-evaporation with molybdenum oxide as a main component is The reflectance is 50% or more. One reason for exhibiting such reflectance characteristics is considered to exhibit metallic luster due to the release of oxygen from indium oxide in the film formation stage.
より理論的には、金属酸化物の場合、酸素欠損により価電子帯に存在する自由空孔によってプラズマ振動を生じ、プラズマ振動数の波長が素子の発光波長よりも大きいために金属光沢を呈すると考えられる。従って、混合する材料としては、成膜時に酸素欠損を生じる金属酸化物であり、また混合した際に、膜の仕事関数に影響を与えないために、単膜での仕事関数が4.0eV以上6.5eV以下である材料が好ましい。このような金属光沢を生じさせるために正孔輸送層に添加する無機材料としては、酸化インジウム、酸化バナジウム、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化タングステン(Ta2O5)、酸化モリブデン(MoO2)、酸化銀(Ag2O)、酸化コバルト(CoO)、酸化クロム(Cr2O3)、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化イリジウム(In2O3)等が挙げられる。上記正孔輸送層に添加する金属酸化物材料は、正孔輸送材料と同一の材料の使用を妨げるものではなく、正孔輸送材料の酸素欠損量を増やしても良い。しかし例えば共蒸着により正孔輸送材料と、異なる金属酸化物材料とを混合した正孔輸送層を成膜する場合には、蒸着時の酸素の抜けやすさの違いや、アルゴンイオンビームに対する反応性の違い等から、添加する金属酸化物材料のみ酸素欠損を増加させることができ、正孔輸送層としての特性と、反射率とを両立させることが容易である。 More theoretically, in the case of metal oxides, plasma oscillation occurs due to free vacancies in the valence band due to oxygen vacancies, and because the wavelength of the plasma frequency is larger than the emission wavelength of the device, it exhibits a metallic luster. Conceivable. Therefore, the material to be mixed is a metal oxide that generates oxygen vacancies during film formation, and the work function of a single film is 4.0 eV or more in order not to affect the work function of the film when mixed. A material that is 6.5 eV or less is preferred. Examples of inorganic materials added to the hole transport layer in order to generate such a metallic luster include indium oxide, vanadium oxide, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), nickel oxide (NiO), and tungsten oxide ( Ta 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ), silver oxide (Ag 2 O), cobalt oxide (CoO), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), iridium oxide (In 2 O 3) ) And the like. The metal oxide material added to the hole transport layer does not prevent the use of the same material as the hole transport material, and may increase the amount of oxygen deficiency in the hole transport material. However, for example, when forming a hole transport layer in which a hole transport material and a different metal oxide material are mixed by co-evaporation, the difference in the ease of oxygen removal during deposition and the reactivity to the argon ion beam. Because of the difference, oxygen vacancies can be increased only in the metal oxide material to be added, and it is easy to achieve both the characteristics as a hole transport layer and the reflectance.
これらの安定な酸化物から酸素が抜けた状態、すなわち酸素欠損量が10%以上となるように成膜する。ここで酸素欠損量とは、添加無機材料の安定状態において、金属原子に対する酸素原子の比を0%としたものである。酸素原子量が低下することで、酸素欠損量が増加してゆく。例えば酸化モリブデン(MoO2)の場合、安定状態ではMo/O(2)=0.50で欠損量δは0%である。仮に一つの酸化モリブデン原子に対して酸素原子の割合が1.5ならば、Mo/O(1.5)=0.66で欠損量δ=酸素欠損割合/酸素欠損がないとした場合の酸素原子割合=(2−1.5)/2で25%となる。なお酸素欠損量の上限は、金属の価数が遷移しない、すなわち金属酸化物の構造が変わらない限り制限はない。 The film is formed so that oxygen is released from these stable oxides, that is, the oxygen deficiency is 10% or more. Here, the oxygen deficiency is a ratio of oxygen atoms to metal atoms of 0% in the stable state of the added inorganic material. The amount of oxygen deficiency increases as the amount of oxygen atoms decreases. For example, in the case of molybdenum oxide (MoO 2 ), Mo / O (2) = 0.50 and the deficiency δ is 0% in a stable state. If the ratio of oxygen atoms to one molybdenum oxide atom is 1.5, Mo / O (1.5) = 0.66 and deficiency δ = oxygen deficiency ratio / oxygen when there is no oxygen deficiency Atomic ratio = (2-1.5) / 2 and 25%. The upper limit of the amount of oxygen vacancies is not limited as long as the valence of the metal does not change, that is, the structure of the metal oxide does not change.
このような酸素欠損の含む膜は、酸素の抜けやすい材料であれば、蒸着によって酸素欠陥を含む成膜を行うことができる。あるいは成膜された膜に対して例えばアルゴンイオンビームの照射等を行うことによって、酸素欠損を増やすこともできる。 As long as such a film containing oxygen vacancies is a material from which oxygen can be easily released, a film containing oxygen defects can be formed by vapor deposition. Alternatively, oxygen vacancies can be increased by irradiating the formed film with, for example, an argon ion beam.
こうした酸素欠損量は、X線光電子分光法(XPS : X-ray Photoelectron SpectroscopyまたはESCA : Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)やオージェ電子分光法(AES : Auger Electron Spectroscopy)、X線励起オージェ電子分光法(XAES : X-ray Excited Auger Electron Spectroscopy)を用いて固体表面の元素分析を行うことで測定することが可能である。 Such oxygen vacancies are measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) or Auger Electron Spectroscopy (AES), X-ray excited Auger electron spectroscopy (XAES). : X-ray Excited Auger Electron Spectroscopy) can be used for elemental analysis of solid surfaces.
加える量としては、正孔輸送層の機能を害さない範囲であれば特に制限はないが、添加無機化合物が、正孔輸送層材料全体に対して組成比で70%以下であることが好ましい。これは添加無機化合物が基本的に主成分よりも低抵抗かつ低仕事関数であるため、加えすぎると、正孔輸送層の特性を保てなくなるおそれがある。従って、前述した正孔輸送層の特性を満たす範囲で、その反射率が50%以上となるように混合することが好ましい。 The amount to be added is not particularly limited as long as it does not impair the function of the hole transport layer, but the added inorganic compound is preferably 70% or less by composition ratio with respect to the whole hole transport layer material. This is because the added inorganic compound basically has a lower resistance and a lower work function than the main component, and if added too much, the characteristics of the hole transport layer may not be maintained. Therefore, it is preferable to mix so that the reflectance is 50% or more within the range satisfying the characteristics of the hole transport layer described above.
本発明の実施形態に係るインターレイヤ105は、有機発光層と正孔輸送層の間に積層することで、素子の発光寿命を向上させることができる。トップエミッション型の素子構造では正孔輸送層104形成後に積層することができる。通常は正孔輸送層104を被覆するように形成するが、必要に応じてパターニングを行っても良い。
The
インターレイヤ105の材料としては、有機材料ではポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられる。また無機材料では、Cu2O、Cr2O3、Mn2O3、NiO、CoO、Pr2O3、Ag2O、MoO2、ZnO、TiO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、MoO3、WO3、MnO2等の遷移金属酸化物および同遷移金属の窒化物、硫化物を一種以上含んだ無機化合物が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
Examples of the material of the
これらの有機材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機インターレイヤインキとなる。有機インターレイヤ材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機インターレイヤ材料の溶解性の面から好適である。また、有機インターレイヤインキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。 These organic materials are dissolved or stably dispersed in a solvent to form an organic interlayer ink. Examples of the solvent for dissolving or dispersing the organic interlayer material include toluene, xylene, acetone, anisole, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone alone or a mixed solvent thereof. Of these, aromatic organic solvents such as toluene, xylene, and anisole are preferable from the viewpoint of solubility of the organic interlayer material. Moreover, surfactant, antioxidant, a viscosity modifier, a ultraviolet absorber, etc. may be added to organic interlayer ink as needed.
これらインターレイヤ材料としては、正孔輸送層104よりも仕事関数が同等以上の材料を選択することが好ましく、更に有機発光層105よりも仕事関数が同等以下であることがより好ましい。これは正孔輸送層104から有機発光層105へのキャリア注入時に不必要な注入障壁を形成しないためである。また有機発光層105から発光に寄与できなかった電荷を閉じ込める効果を得るため、バンドギャップが3.0eV以上であることが好ましく、より好ましくは3.5eV以上であると好適に用いることが出来る。
As these interlayer materials, it is preferable to select a material having a work function equal to or higher than that of the
インターレイヤ105の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
As a method for forming the
本発明の実施形態に係る有機発光層106は、トップエミッション型の素子の場合、インターレイヤ105形成後に積層することが出来る。有機発光層106から放出される表示光が単色の場合、インターレイヤ105を被覆するように形成するが、多色の表示光を得るには必要に応じてパターニングを行うことにより好適に用いることができる。
In the case of a top emission type element, the organic
有機発光層106を形成する有機発光材料は、例えばクマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、N,N’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、N,N’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系などの発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
Examples of the organic light-emitting material forming the organic light-emitting
これらの有機発光材料は溶媒に溶解または安定に分散させ有機発光インキとなる。有機発光材料を溶解または分散する溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、アニソール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの単独またはこれらの混合溶媒が上げられる。中でもトルエン、キシレン、アニソールといった芳香族有機溶媒が有機発光材料の溶解性の面から好適である。また、有機発光インキには必要に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい。 These organic light emitting materials are dissolved or stably dispersed in a solvent to form an organic light emitting ink. Examples of the solvent for dissolving or dispersing the organic light emitting material include toluene, xylene, acetone, anisole, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, or a mixed solvent thereof. Among them, aromatic organic solvents such as toluene, xylene, and anisole are preferable from the viewpoint of the solubility of the organic light emitting material. Moreover, surfactant, antioxidant, a viscosity modifier, a ultraviolet absorber, etc. may be added to organic luminescent ink as needed.
上述した高分子材料に加え、9,10−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、1,1,4,4−テトラフェニルブタジエン、トリス(8−キノラート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノラート)アルミニウム錯体、ビス(8−キノラート)亜鉛錯体、トリス(4−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノラート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−5−シアノ−8−キノラート)アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)[4−(4−シアノフェニル)フェノラート]アルミニウム錯体、ビス(2−メチル−5−シアノー8−キノリノラート)[4−(4−シアノフェニル)フェノラート]アルミニウム錯体、トリス(8−キノリノラート)スカンジウム錯体、ビス[8−(パラ−トシル)アミノキノリン]亜鉛錯体及びカドミウム錯体、1,2,3,4−テトラフェニルシクロペンタジエン、ポリ−2,5−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレンなどの低分子系発光材料が使用できる。 In addition to the polymer materials described above, 9,10-diarylanthracene derivatives, pyrene, coronene, perylene, rubrene, 1,1,4,4-tetraphenylbutadiene, tris (8-quinolato) aluminum complex, tris (4-methyl) -8-quinolate) aluminum complex, bis (8-quinolate) zinc complex, tris (4-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolate) aluminum complex, tris (4-methyl-5-cyano-8-quinolate) Aluminum complex, bis (2-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolinolato) [4- (4-cyanophenyl) phenolate] aluminum complex, bis (2-methyl-5-cyano-8-quinolinolato) [4- ( 4-cyanophenyl) phenolate] aluminum complex, tris (8-quino) Norato) scandium complex, bis [8- (para-tosyl) aminoquinoline] zinc complex and cadmium complex, 1,2,3,4-tetraphenylcyclopentadiene, poly-2,5-diheptyloxy-para-phenylene vinylene A low molecular weight light emitting material such as can be used.
有機発光層106の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
As a method for forming the organic
次に、有機発光層上に本発明の実施の形態に係る第二電極107を形成する。第二電極107の具体的な材料にはMg、Al、Yb等の金属単体を用いたり、発光媒体層112と接する界面にLiや酸化Li、LiF等の化合物を1nm程度挟んで、安定性・導電性の高いAlやCuを積層して用いたりしてもよい。または電子注入効率と安定性とを両立させるため、仕事関数が低いLi、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb等の金属1種以上と、安定なAg、Al、Cu等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはMgAg、AlLi、CuLi等の合金を使用することができる。またITO(インジウムスズ複合酸化物)やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物等の透明導電膜を用いることができる。
Next, the
トップエミッション構造におけるこれらの対向電極107は、発光媒体層112から放出される表示光を透過されるため、可視光領域に対して透過性が必要である。Mg、Al、Yb等の金属単体では10nm以下であることが好ましいく、更には2−7nm以内であることがより好ましい。透明導電膜においては可視光波長の平均透過率として85%以上を保つように膜厚を調節し好適に用いることができる。
Since these
第二電極107の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法など既存の成膜法を用いることができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
Depending on the material, the
封止体108は、例えば第一電極102、隔壁103、発光媒体層112、第二電極107が形成された基板101に対して、その周辺部について封止体108と基板を接着させることにより封止がおこなわれる。この際、トップエミッション構造では発光媒体層から基板101側と反対側の封止体108を通して放射される表示光を取り出すため、可視光領域に対して光透過性が必要となる。光透過性として可視光波長の平均透過率として85%以上であることが好ましい。
For example, the sealing
封止体208は、例えば第一電極102、隔壁103、発光媒体層109、第二電極107が形成された基板101に対して、凹部を有するガラスキャップ又は金属キャップ等を用いて、第一電極、有機発光媒体層、第二電極上空に凹部があたるようにして、その周辺部についてキャップと基板を接着剤により接着させることにより封止がおこなわれる。凹部には吸湿剤を形成し、窒素ガス等の不活性ガス下で封止することで水分、ガス等による素子劣化を防ぐためことができる。
For example, the sealing body 208 is formed by using a glass cap or a metal cap having a recess with respect to the
また、封止体108は、図5に示したように第一電極102、隔壁103、発光媒体層112、第二電極107が形成された基板101に対して、封止材109上に樹脂層110を設け、該樹脂層110により封止材と基板を貼りあわせることによりおこなうことも可能である。
Further, as shown in FIG. 5, the sealing
このとき封止材109の材料として、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、材料の一例として、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス、石英、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。耐湿性フィルムの例として、プラスチック基材の両面にSiOxをCVD法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがあり、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、10−6g/m2/day以下であることが好ましい。
At this time, the material of the sealing
樹脂層110としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、2液硬化型接着性樹脂や、エチレンエチルアクリレート(EEA)ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート(EVA)等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂や、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂を挙げることができる。樹脂層110を封止材の上に形成する方法の一例として、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を含有させることもできる。封止材109上に形成する樹脂層110の厚みは、封止する有機EL素子の大きさや形状により任意に決定されるが、5〜500μm程度が望ましい。
Examples of the
第一電極102、隔壁103、発光媒体層112、第二電極107が形成された基板101と封止体108の貼り合わせは封止室でおこなわれる。封止体108を、封止材と樹脂層110の2層構造とし、樹脂層110に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。熱硬化型接着樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着した後、さらに硬化温度で加熱硬化を行うことが好ましい。光硬化性接着樹脂を使用した場合は、ロールで圧着した後、さらに光を照射することで硬化を行うことができる。なお、ここでは封止材109上に樹脂層110を形成したが、基板上に樹脂層110を形成して封止材109と貼りあわせることも可能である。
The
封止材109を用いて封止を行う前やその代わりに、例えばパッシベーション膜として、無機薄膜を形成した封止体108とすることも可能であり、また、これらを組み合わせることも可能である。パッシベーション膜としては例えば、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化珪素、弗化カルシウムなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。絶縁体であり、水や酸素に対して安定な物質を、真空成膜法を用いることができ、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などを用いて成膜することができる。
Before or instead of sealing with the sealing
基板101上に設けられた第一電極(画素電極)102としてクロム上にITO薄膜とを備えたアクティブマトリクス基板101を用いた。基板101のサイズは対角5インチ、画素数は320×240である。
As the first electrode (pixel electrode) 102 provided on the
この基板101上に設けられている第一電極102の端部を被覆し画素を区画するような形状で隔壁103を形成した。隔壁103の形成は、日本ゼオン社製、ポジレジスト、商品名「ZWD6216−6」を用いて、スピンコーター法にて基板101全面に厚み2μmで形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて幅40μmにパターニングして隔壁103を形成した。これによりサブピクセル数960×240ドット、0.12mm×0.36mmピッチ画素領域が区画された。
A
第一電極102上に正孔輸送層104として、厚み50nmの酸化モリブデンと酸化インジウムを真空蒸着法により共蒸着させシャドーマスク法でパターン成膜した。共蒸着の比率は、各蒸着源に設置されている成膜レートモニタを用いて調節した。酸化モリブデンと酸化インジウムの混合比率は1:4である。このようにして形成した正孔輸送層は可視光領域の全平均反射率で65%であった。パターン領域は表示領域全面に成膜されるように120mm×100mmの開口のあるメタルマスクを用いて成膜を行った。
On the
その後、インターレイヤ105の材料であるポリビニルカルバゾール誘導体を濃度0.5%になるようにトルエンに溶解させたインキを用い、基板101上に形成された画素電極102、隔壁103及び正孔輸送層104を図6に示した凸版印刷装置300の被印刷基板302としてセッティングし、隔壁103に挟まれた画素電極102上の正孔輸送層104の真上にそのラインパターンに合わせてインターレイヤ105を凸版印刷法で印刷を行った。このとき300線/インチのアニロックスロール305及び感光性樹脂による凸版307を使用した。印刷、乾燥後のインターレイヤ105の膜厚は10nmとなった。
Thereafter, a
発光媒体層112の有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度1%になるようにトルエンに溶解させた有機発光インキを用い、基板101上に形成された画素電極102、隔壁103、正孔輸送層104及びインターレイヤ105を凸版印刷装置300の被印刷基板302としてセッティングし、隔壁103に挟まれたインターレイヤ105の真上にそのラインパターンに合わせて発光媒体層112を凸版印刷法で印刷を行った。このとき150線/インチのアニロックスロール305及び感光性樹脂による凸版307を使用した。印刷、乾燥後の発光媒体層112の膜厚は80nmとなった。
A
その後、対向電極107として真空蒸着法でカルシウム膜を120mm×100mmの開口のあるメタルマスクを用いて厚み5nmで成膜し、その後アルミニウム膜を124mm×104mmの開口のあるメタルマスクを用いて透過性を得るため厚み5nmで成膜した。
Thereafter, as a
その後、封止体108としてCVD法を用いて、窒化珪素膜を300nm成膜して封止を行った。こうして得られた有機電界発光表示装置100を駆動したところ、輝度が5Vで150cd/m2、発光効率が20mA/cm2で12cd/Aの表示特性を得られ、輝度ムラもなく均一な発光状態であった。
Thereafter, sealing was performed by forming a silicon nitride film with a thickness of 300 nm using the CVD method as the sealing
正孔輸送層104を成膜する前までは実施例1と同様の手順で作製し、正孔輸送層104として、厚み50nmの酸化バナジウム(V2O5)と酸化亜鉛(ZnO)を、真空蒸着法の共蒸着によりシャドーマスク法でパターン成膜した。このとき酸化バナジウムと酸化亜鉛の混合比率は1:7である。その後インターレイヤ105と発光媒体層112と対向電極107と封止材108は実施例1と同様の手順で作製した。
Before the formation of the
こうして得られた有機電界発光表示装置100を駆動したところ、輝度が5Vで100cd/m2、また、発光効率が20mA/cm2で10cd/Aの表示特性を得られ輝度ムラもなく均一な発光状態であった。
When the organic
(比較例1)
正孔輸送層104を成膜する前までは実施例1と同様の手順で作製し、正孔輸送層104としてPEDOT/PSS(ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸)をスピンコート法により50nmの厚さで成膜した。その後インターレイヤ105と発光媒体層112と対向電極と封止材は実施例1と同様の手順で作製した。
(Comparative Example 1)
Before the formation of the
こうして得られた有機電界発光表示装置100を駆動したところ、輝度が6Vで100cd/m2、発光効率が20mA/cm2で9cd/Aの表示特性を得られ、輝度ムラもなく均一な発光状態であった。
When the organic
正孔輸送層を無機化合物とし反射層としての機能を兼ね備えることにより、有機薄膜内で導波光として失活していた光を取り出すことが可能となり、更に隔壁の少なくとも一部を被覆することにより隔壁に吸収されていた表示光を取り出し、高効率なトップエミッション型有機電界発光表示装置を得ることが出来た。 By using a hole transport layer as an inorganic compound and also having a function as a reflective layer, it becomes possible to take out light that has been deactivated as guided light in the organic thin film, and by covering at least a part of the partition, The display light absorbed in the light was extracted, and a high-efficiency top emission organic electroluminescence display device was obtained.
その後、作製した実施例1、2および比較例1を温度60℃、湿度95%の恒温高湿環境で加速試験を行った結果、1400時間経過で比較例1の発光面にダークスポットが発見されたが、実施例1及び2については2000時間経過後もダークスポットが発生せず、表示不良のなく光取り出し効率の高い有機電界発光表示装置100を得ることができた。
Then, as a result of performing an accelerated test on the manufactured Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 in a constant temperature and high humidity environment at a temperature of 60 ° C. and a humidity of 95%, a dark spot was found on the light emitting surface of Comparative Example 1 after 1400 hours. However, in Examples 1 and 2, a dark spot did not occur even after 2000 hours, and the organic
100・・・有機電界発光表示装置
101・・・基板
102a・・・第一電極(陽極)
102b・・・第一電極(陰極)
103・・・隔壁
104・・・正孔輸送層
105・・・インターレイヤ
106・・・有機発光層
107a・・・第二電極(陰極)
107b・・・第二電極(陽極)
108・・・封止体
109・・・封止材
110・・・樹脂層
112・・・発光媒体層
300・・・凸版印刷装置
301・・・ステージ
302・・・被印刷基板
303・・・インキタンク
304・・・インキチャンバ
305・・・アニロックスロール
306・・・ドクタ
307・・・凸版
308・・・版胴
309・・・インキ層
DESCRIPTION OF
102b ... first electrode (cathode)
DESCRIPTION OF
107b ... second electrode (anode)
DESCRIPTION OF
Claims (20)
基板上に第一電極を形成する工程と、
前記第一電極上に有機発光層から放出される光を反射する正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層上に有機発光層を形成する工程と、
前記有機発光層上に第二電極を形成する工程と、
を有する有機電界発光素子の製造方法。 Between the first electrode and the second electrode on the substrate, a hole transport layer made of an inorganic compound, and an organic light emitting layer, a method for producing an organic electroluminescent device having at least,
Forming a first electrode on the substrate;
Forming a hole transport layer that reflects light emitted from the organic light emitting layer on the first electrode;
Forming an organic light emitting layer on the hole transport layer;
Forming a second electrode on the organic light emitting layer;
The manufacturing method of the organic electroluminescent element which has this.
前記正孔輸送層は、隔壁と、第一電極とを含む表示領域全面に形成することを特徴とする請求項15ないし19のいずれかに記載の有機電界発光素子の製造方法。 Forming a partition partitioning a plurality of pixels on the substrate;
20. The method of manufacturing an organic electroluminescent element according to claim 15, wherein the hole transport layer is formed on the entire display region including the partition walls and the first electrode.
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